第2章 理论概述
2.1信号发生器的设计方案
函数信号发生器是是由基础的非正弦信号发生电路和正弦波形发生电路组合而成。下面我们将分别对各个波形的发生进行分析，并且提出几种方案，从而达到在合成电路时使电路更加合理。
方案一：用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。
方案二：可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。
方案三：利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。鉴于此，美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038，它克服了方案二中芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。MAX038频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038都是优选的器件[2]。
方案四：利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率，但成本较高。
以上四种方案中，方案二与方案三均为可行的方案。方案二简单易行，在知识和设备有限的条件下，可选择方案二进行信号发生器的设计。
2.2 原理电路
2.2.1方波发生器
图2-1为用运算放大器、滞回比较器和、C积分电路组成的方波发生电路，输出电压经、C反馈到运放的反相输出端，因此积分电路起延迟和负反馈作用[3]。
图2-1 方波发生电路
第3章 电路设计及元件器选择
为了实现设计指标的要求，将在原有方波，三角波和正弦波的电路基础上增加一级放大器，以实现输出电压的可调和，输出阻抗为50Ω。
3.1电路图设计
设计的波形发生电路如图3-1及3-2所示。
图3-1中增加了MC4558CD放大器[8]。可以准确输出所需要的方波信号。
图3-2中同时加入了同样型号的放大器来满足设计指标的要求，可以准确输出三角波和正弦波信号。
图3-1 方波波形发生电路
图3-2三角波和正弦波发生电路
3.2元器件及参数选择
3.2.1方波信号发生器电路元器件及参数选择
1．运算放大器的选择：根据指标要求，这里主要考虑双电源、通用、无需调零型的运放，可选择MC4558[10]。
3.2.2三角波和正弦波信号发生器电路元器件及参数选择
由于三角波是由方波电路进行积分得来的，所以只需在方波电路原基础上增加部分功能电路即可。大部分器件的选择也是相同的。
3.3电路的仿真调试
调试中，我们将第一节中的两个波形发生器整合做出一个完整的信号发生器如上图3-3所示。
利用仿真软件Multiuse画出电路图，得出仿真结果如图3-4所示。
图3-4 仿真结果
第4章 信号发生器的制作
4.1一种新型的信号发生器
由于方案三的合理性、优越性和先进性这里我们将方案二和方案三进行比较，这里主要介绍基于方案三的一种新型信号发生器的工作原理和过程。用高精度集成芯片国产MX038作为核心制作函数信号发生器。MAX038内部含有精密带隙电压参考、鉴相器和TTL同步输出，能以最少的外部元件构成一台多波形的高频函数信号发生器，也可以单独用作电压控制振荡器、频率调制器、脉宽调制器、锁相环、频率合成器及FSK信号发生器，是目前较为理想的信号产生集成芯片。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中有十分广泛的用途。发生器可以有晶体管，运放集成电路等通用期间制作，更多的是用专门的函数信号发生器集成电路产生。早期的集成电路，如L8038、BA205、XR2207/2209等，他们功能叫少、精度也不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。MAX038是美信公司生产的一种通用波形发生芯片，鄙夷前的函数发生器从频率范围，频率精确度，对芯片，波形的控制性能以及用户的使用方便性等方面有很大的提高，因此广泛应用于波形的产生、压控震荡器、脉宽调节器、频率合成器及FSK发生器等。
4.1.1芯片管脚功能
管脚排列如图4-1所示[13]：
19 1 7 8 10 6 5
18 12 16 15 14 13 4 3
图 4-1芯片管脚图1．脚VREF是2.5V基准电压输出端；
2、6、9、11、18脚为模拟地；
3、4脚为波形设定端；逻辑关系如附表所示；
5．脚外接振荡电容器；
7．脚FADJ频率调节端；
8．脚DADJ占空比调节端；
10．脚频率控制的电流输入端；
12．脚为相位比较器的输入端；
13．脚为相位比较器的输出端；
14．脚SYNC是同步输入端；是内部振荡器与外部信号保持同步；
15．脚为数字地；
16．脚是DV+数字电路的+5V电源；
17．V+为正电源端节+5V电源；
19．输出端；
20．V-为负电源端节-5V电源。
4.1.2芯片内部电路的特点
对于三角波、方波、正弦波三种信号，其信号产生电路的核心期间为MAX038，三种输出波形有波形设定端A0，A1控制其编码如下表。其中×表示任意状态，1为高电平，0为低电平。
4.1.3芯片内部结构图
MAX038芯片结构电路图如图4-2所示：
图4-2 MAX038芯片结构图[14]
4.2主要参数的确定
接通电源控制在输出状态，此时波形产生电路工作，它产生我们所选择的波形并输出到外部电路，另一部分则送入计数器。波形发生器的这部分电路是由MAX038及其外围电路完成的。MAX038是一个精密高频波形产生器。它能产生频率高达20MHz的正弦波、三角波、方波等脉冲信号，其压控振荡器的频率分粗调和细调两层控制。另外MAX038还包括占空比调整电路、波形同步电路、相位检测电路、波形切换开关和电压基准源等电路，所需外部元件少，使用很方便。波形产生电路如图4-3[15]
图4-3 实物制作电路
